基于内源性学习动力培养的植物营养学课程教学改革

章力干，叶新新，柴如山，王擎运，徐 刚，熊启中，田 达

(安徽农业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 230036)

植物营养学课程是农业资源环境、植物科学、植物保护、园艺、草业科学等专业的必修课程，课程目标是了解植物对养分的吸收、运输和分配规律，并通过施肥或其它营养调控措施改善作物营养、培肥土壤、保护环境，达到高产、优质、高效和生态安全的目的；课程主要内容包括：植物营养生理学、植物营养生态学、肥料学及现代施肥技术等[1]。安徽农业大学自20世纪80年代起开设植物营养学课程，每年研修该门课程的有农业资源与环境、茶学、生态学、植物保护等专业，学生数接近500人。课程团队在教学内容、教学方法、课程实践等方面积累了丰富的经验，但存在着学生学习的主动性差、创新能力不足等问题。

在知识经济的大背景下，培养具有内源性学习动力的人才是大学教育的主要目标之一[2]。内源性学习动力是学生对课程内容相对稳定、内部制约化的心理反应倾向[3]。如何激发学生对植物营养学课程的学习热情，把学生培养成为具有内源性学习动力的差异化人才，成为植物营养学课程教学改革最为关注的问题。

本文基于大学生内源性学习动力的特点和形成原因，结合当前高等学校教育教学目标，对《植物营养学》课程的教学理念、教学模式与内容、考核模式等进行了的改革与探索，在提高学生学习的主动性、有效性、创新性以及激发学生的内源性学习动力等方面取得了良好的效果。

1 针对学习—创新型人才培养的课程目标调整

学习—创新型人才是指具有内源性学习动力、创新精神和创新能力的人才，应具备四个方面的基本素质：(1) 创新意识。创新意识的形成源于强烈的批判心理、对新事物和新问题的敏感性，以及探究新理论和新方法的积极性。(2) 系统的知识体系储备。(3) 学习—研究的综合智力，包括积极的求异思维能力、敏锐的洞察力和判断力、细致的研究和分析能力、持久的记忆力。(4) 敏锐的感知和应变能力以及处理问题的能力，表现为对环境变化、信息变化、知识更新、技术进步始终保持敏锐的感知力，以及在此基础上进行科学的分析、论证，并做出突破性的尝试的能力[4]。

课程团队将具有内源动力的学习—创新型人才的培养作为主要目标，结合植物营养学课程的教学目的，针对学生群体的思维特质和行为特征，加强对学生心理素质的培养，构建符合大学生学习特质的植物营养学课程知识体系，有效提高了学生学习的主动性和创造性。

1.1 明确学生群体的心理特质和学习特征

首先对学生进行心理特质的测试，加深学生对于自身学习类型、学习特征和努力程度的认识，引导学生在学习内容、学习方式上进行优化，在“想为”和“能为”之间进行取舍，针对大学生群体的思维特质和行为特质，对学生的心理和知识取向进行定位，并结合学生职业目标，做到因材施教，着重科学思维和创新能力的训练。

1.2 重视学生健康心理素质的培养

在深造、就业以及科学研究等过程中，学生的学习和实践活动充满了未知和险阻。因此，要关注学生的健康心理素质的培养。无论是承受成功和失败的韧性，还是自我否定、超越自我的勇气，以及包容、谦让、合作的德行，都是学习—创新型人才所必备的素质。因此，课程团队将心理素质培养和“逆商”教育作为人才培育的必要前提，并在教学过程中贯彻始终。

1.3 构建符合大学生学习特质的植物营养学知识体系

针对大学生群体的学习类型和特征，帮助学生树立正确的学习态度，并构筑符合大学生思维特质的植物营养学知识体系。

帮助学生树立“持续学习、主动学习”的理念是植物营养学课程教学的重要任务。以往课程知识体系中的知识更新缓慢阻碍和削弱了创新性的培养，降低了学生的学习热情。植物营养学教学创新，应以学科知识的更新引导教学框架的构建，并根据学科热点、研究前沿、国家重大需求进行教学内容的实时调整，以“重理论、重实践、重应用”的教学思想激发学生的创新能力。其次，教师要带领学生掌握正确的学习方法，使学生学会学习，想要学习。如在植物营养学实践课程教学中，通过优化植物营养学实验和实习内容，构建了植物营养学的“知识篇、方法篇和应用篇”三段课程知识体系。明确要求学生牢固掌握植物营养学的基本理论和基本知识，关注基础理论知识的创新与研究方法手段创新之间的内在关联，进而启发学生思考理论创新、方法创新与生产实际相结合，并推动相关产业发展和社会进步。通过植物营养学课程知识体系的构建和适时更新，加深了学生对课程知识体系的理解，明确了课程的学习目的与意义，提升了学生对课程学习的兴趣。

创新能力的培养离不开知识统合思维训练与技能综合能力的培养。因此，在植物营养学课程知识教学时，课堂理论教学上注重分析植物营养学与植物营养研究方法、土壤与植物分析、植物营养诊断、土壤肥力学、施肥法原理、肥料加工与制造等相关课程之间的区别与联系，实现植物营养课程知识与相关课程知识体系的有机统一，统合并构建完整的《植物营养学》知识体系；在实践教学环节，注重技能综合和应用，充分发挥学生的主体作用，发动学生参与实习方案设计，提升学生的学习积极性和主动性。如在“植物营养田间试验与统计”教学实习中，结合理论验证、施肥技术和产品效应评价，实地教授学生如何将田间试验的小区选择和设计、区组设置、方差分析等方法与理论问题探索、技术创新和新产品创制等应用结合起来。通过知识统合的思维训练，实现了从知识认知到知识探索的思维转变，通过技能综合训练，实现从技能学习到技能综合运用的飞跃，由此激发了学生的内源学习动力和创造力。

2 基于提高内源性学习动力培养的教学模式改革

长期以来，植物营养学课程教学目标由专家和教师团队设定，根据常规学习进程，假定学生能够按进度学习目前章节的学习内容，并达到教学目标后便进入下一阶段的学习[5]。这种传统的教学模式突出了教师、教材的主体地位，重视知识的获取，忽视思维的启发和能力的培训，对学生个体差异造成的教学效果不佳视而不见，导致学生在学习、处理、活用知识等方面的能力不足[6-7]。因此，通过综合评估学生的心理特质、学习目标、学习动力、学习能力等个体差异，变知识传授式为思维启发式的教学模式成为必然选择。另一方面，受学生人数、群体活动和学习方式的限制，教学进程中没有形成师生平等关系，没有营造出相互辩论和相互激励的教学环境，学生学习积极性、主动性与创新性受到限制。因此，创造平等的师生关系，开展互动式和研究式教学改革势在必行。

2.1 启发式教学

针对个体差异，积极探索启发式教学模式。基于植物营养学的教学任务和目标，在教学过程中分析学生的个体差异，以启发学生的思维为核心，设置问题情境，调动学生学习的主动性、积极性和创造性。其特点首先是强调学生是学习的主体，注重系统知识的学习与个体智力、兴趣和职业发展相匹配；其次是强调激发不同个体的内在学习动力，实现内在动力与学习的目标的有机统一。

针对想继续在学术理论上深造的学生，植物营养学课程教学注重对理论知识的来源、研究方法和发展趋势进行问题设置，引发学生注重理论基础学习，启发学生运用数、理、化和生物学基础理论分析植物营养学面临的科学问题，发挥学生主观能动性，培养学生独立思考能力和创新思维能力。针对有志于在企事业单位从事技术创新和生产服务的学生，注重理论知识与生产实际的结合，围绕生产中的问题分析和技术方案讨论开展启发式的提问。例如，2016年芜湖市繁昌县莲藕出现新生叶发黄卷叶现象，针对这一现象，组织学生到田间实际观察，启发学生分析现象背后的原因；并结合相关学科知识和方法，开展了植物营养外形诊断、化学诊断和生化诊断，最终明确了莲藕夏季持续高温引起铜元素吸收障碍，并拿出了解决问题的技术措施和方案。针对近年来生产中出现的专用配方肥、秸秆有机肥、微生物肥料、缓控释肥料等推广与应用，结合国家耕地质量提升、化肥减量和农业绿色发展战略，探讨其推广应用的理论依据、应用技术和效应评价。依据学生个体兴趣和职业目标差异，开展了理论依据的探索，技术应用的方案设计等启发式教学模式革新。教师通过植物营养学研究领域的案例，先抛出问题，启发学生思考，组织学生展开讨论，针对学生个体差异和职业目标不同，对问题进行多维度分析，既有学术理论探讨，也有技术方案比较，对不同同学的讨论结果进行评价和讲解，在学生牢固掌握理论知识的基础上，培养学生的创新思维能力和动手解决实际问题能力，构建差异化启发式教学新模式。

2.2 互动式教学

互动式教学是指在教学双方的交流、探讨过程中，达到不同观点碰撞和交融，激发教学双方的主动性和探索性，是提高教学效果的一种教学方式。这种教学方式的优点是充分调动学生的积极性和创造性，其形式可分为：主题探讨式互动教学、归纳问题式互动教学、精选案例式互动教学和多维思辨式互动教学等[8]。这种教学方法分析问题深刻，但要求教师必须充分掌握学生对基础知识的理解程度以及理论水平，并对新情况、新问题、新思路具有较高的分析把握能力，通过这种模式改革，以教学促进教师能力提升，实现教学相长。

通过互动式教学模式，教师可以了解学生对知识的掌握程度，便于及时调整授课进度和内容；还可以让学生在讨论过程中学会分析问题和合理推理，培养学生的创新思维。例如，在野外调查中发现，安徽省铜陵市某地农户在酸性的黄红壤上种植油菜，油菜长期缺氮。该土壤的施肥制度是以铵态氮肥为基肥，辅以石灰改善酸性。通过建立多人专题讨论小组，教师提出了生产中的问题，学生分组发言讨论，得到的结论是在酸性的黄红壤上，上述施肥制度是不合理的，铵态氮肥与石灰混合易引起氨的挥发损失；并在讨论过程中提出以生理碱性硝态氮肥为基肥可以减少氮的损失。从上述授课案例中可以看出，学生通过发现问题—小组讨论分析—寻找答案—归纳总结这一学习过程，很好地训练了学生的学习—思考—创新—协作能力。

2.3 研究式教学

结合学科发展和团队教师的科研工作，本着以科研促进教学的理念，在《植物营养学》课程教学中倡导研究性教学理念。教师结合自身的科研项目，采取研究性教学的思想、方法和策略，通过提出科学问题、分析问题、解决问题的过程，激发学生的学习兴趣和参与意思，培养学生的创新思维和实际动手能力。

研究式教学是以问题为中心的教学方法，在研究式教学过程中，教师为学生创造一个问题的情境，引导学生将知识兴趣转化为问题思考，促使学生主动投入到研究性学习中，并积极参与教师的科研项目，以科研促教学，以教学辅科研。如在讲述植物体对养分的横向运输与纵向运输的关系时，教师结合自己的养分高效吸收利用的课题设计问题—养分元素是通过怎样的机制被根表皮细胞吸收的？请学生以植物学和细胞生物学知识为基础，思考和讨论根系形态、维管束结构与植物营养元素不同运输路径之间的关系。还通过设立“植物营养学Seminar专题”的方式，培育学生提出问题、思考讨论、归纳总结的能力。在“Seminar专题”教学中，要求学生在精读文献的基础上，制做PPT进行讲解，报告中要明确科学问题、研究意义、科学假设、研究进展、存在局限等，再由老师和学生们综合讨论，剖析问题,形成新的见解。使学生理解和掌握植物营养学研究方向的最新进展、存在问题以及发展趋势。研究式教学对调动学生学习积极性、主动性和培养其创新意识具有不可替代的作用。在研究式教学中，通过问题引导学生从多角度思考问题，通过分析问题，寻求解决问题的办法，培养学生自主学习能力，推动教学与科研融合发展。

2.4 基于教学内容不同而进行的教学模式综合运用

不同的教学模式具有不同的优点和弊端。针对不同的教学内容，将不同的教学模式优化组合，可以得到事半功倍的效果。

对于理论性较强的章节，通过思维导图的方式强化知识和理论的记忆，并引导学生理解知识背景、研究进展等[9]。思维导图通过图文并重的技巧，把关键词与图像、颜色等建立记忆链接。例如，在“植物必需营养元素”章节中，让学生以水稻和小麦为关键词绘制思维导图，总结出该作物在不同元素缺乏与过剩时所表现出的症状、解决方案等相关知识。并要求学生在课堂上展示思维导图，该过程既锻炼了学生的表达能力，也提高了学生的批判能力。展示过后的组间讨论帮助学生消化教学内容，提高学习效率，并督促学生对思维导图进行修改。将修改好的思维导图上传到学习论坛，以资鼓励。

对于技术性、应用性较强的章节，采用研究—讨论式教学模式。例如,肥料的种类、性质和施用技术这一章节，在学生在已经掌握基本知识点的前提下，采取学生自学、小组讨论、全班讨论的研讨式教学模式，并组织学生参观肥料生产企业与高新农业产业园，让学生身临其境，更好地理解与掌握肥料的生产方法、工艺流程、肥料的使用方法与效果等。

对于与学科前沿相关内容的章节，采用探究型教学模式。例如，2015年，农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，以实现农产品有效供给和肥料节本增效为目标，推动施肥方式的转变，提高肥料利用效率。教师以此为背景，向学生介绍功能性肥料研究与开发、秸秆还田方面和水肥一体化技术的最新成果，使学生参与到相应的科研和技术研发活动中去，并要求学生定期查阅文献和提供阅读报告等。

对于实验课程内容，开设研究性实验项目。使实验教学在观念和方法上从灌输式向启发式转变、从认识继承性向科研性转变、从验证性向创新性转变。在实验内容安排上，开设研究性、探索性实验项目。例如，开设“不同作物秸秆腐解与养分释放规律”、“有机培肥对土壤氮素形态及植物吸收效率的影响”、“茶树表皮细胞膜电位测定方法的比较”、“不同水分条件对植物根系构型和细胞膜透性的影响”等实验。这些实验事先都没有明确答案，需要学生观察实验现象，查阅文献并进行归纳、分析和总结。事实证明，学生对研究性实验教学更感兴趣，不少同学基于研究性试验结果申报大学生创新基金，持续开展探索研究式学习，创新能力得到显著提升，内源式学习动力也得到充分发掘。

3 基于综合能力考查的课程考核制度

3.1 课程论文考核制度

将闭卷笔试的考核制度改为课程论文的形式。为了便于及早查阅文献、设计论文结构、研讨内容，在课程进行到中期的时候，由学生自主选定论文研究的方向和题目，开始课程论文的撰写。在课程论文撰写过程中，学生感到困难的地方是研究方向的选择和论文题目的确定，教师根据植物营养学发展趋势和农业生产实际指导学生进行选题，如选择“干热胁迫对作物养分利用效率和产量的影响”、“有机蔬菜生产中叶面肥料的应用”、“无籽西瓜的施肥技术”等对当地社会效益和经济效益有重大影响的方向进行论文选题。

教师要对课程论文的格式、要求和注意事项等做具体指导，并针对学生所遇到的科学问题的提出、试验设计和基础知识等问题进行答疑。教师应结合植物营养学课程内容, 介绍科学的思维方法和研究方法，提高学生的写作效率，提高论文质量。

对论文的评定主要依据下述几项:一、论文中的选题、学术观点、研究方法、结论是否准确。二、论文是否有创新性。三、语言是否通顺、有条理，图表是否规范等。四、参考文献的数量和水平是否符合要求。根据上述标准, 将论文初步评出优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。结合学生的理解和思考能力等综合因素, 对初评分数进行上下浮动。

3.2 成绩评价考核制度

在植物营养学课程考核中，实行过程评价和期终评价相结合的全程评价体系。学生课程的成绩构成包括平时成绩、期末考试成绩和课程论文成绩。平时成绩来自于实验操作成绩、课堂讨论成绩以及课外实践与社会调查、科技创新中的表现等。

通过课程论文考核的制度改革,学生提出问题、思考问题的主动性明显增强了，在课程学习的过程中，开始关注植物营养现象与本质之间的联系，从过去无问题到不断提出新问题，主动查阅相关文献，寻找问题答案和解决问题的技术方案。学生创新思维能力明显提高，例如，一位同学的课程论文为 “施磷对水稻吸磷量、产量和土壤磷含量的影响”，研究在低磷土壤上不同施磷量对两个水稻品种的产量、磷素吸收利用及根际磷动态变化的影响，在此基础上提出在土壤中添加生物炭，进而影响土壤的微生态环境，有助于解磷菌生长，从而促进无效态的磷素向有效态转化，以提高土壤磷素的有效性。

4 结语

植物营养学是一门综合性、实践性很强的课程，传统的教学方法仅重视学生对基础知识和基本理论的掌握，在激发学生的学习源动力和培养创新能力方面稍显欠缺，不能使学生对学科方向产生持久的兴趣，降低了学生利用所学知识解决实际问题的积极性和自信心。为进一步提高学生学习的积极性、主动性以及创新能力，在全面分析植物营养学课程教学存在问题的基础上，结合当前高等教学改革的总体目标，对植物营养学课程的教学目的、教学模式与内容、考核模式等做了新的改革与探索。教学团队以培养学习—创新型人才为目标，在明确学生群体的心理特质和学习目标差异的基础上构建植物营养学教学知识体系，采用启发式、互动式和研究式等教学模式，并根据不同的教学内容对教学模式进行综合运用，充分激发了学生的学习源动力和创新能力，并实行过程评价和期终评价相结合的过程评价体系。通过上述教学改革，学生获得内源性、可持续的学习动力，全面激发了学生主动参与、乐于探究、勤于动手的源动力，培养了学生主动搜集和获取知识、信息的能力，提高了学生分析和解决问题的能力。通过教学模式的改革，培养了善学习、能思考、会质疑、能创新的发展型人才，教学效果显著提升。